Infekcje bakteryjne, które opierają się antybiotykom, są jednym z największych wyzwań we współczesnej medycynie, zwłaszcza gdy tworzą biofilmy, które są śluzowate warstwy bakterii, które tworzą ochronne osłony przeciwko antybiotykom, co utrudnia ich wyeliminowanie. Dr Piotr Golec i jego zespół z University of Warszawhave wymyślili nowe podejście do walki z biofilmami bakteryjnymi za pomocą bakteriofagów, wirusów, które specyficznie atakują i niszczą bakterie, uzbrojone w nanocząstki srebra, małe cząsteczki srebra znane z ich zdolności do zabijania bakterii i zapobiegania infekcjom. Ich odkrycia pojawiają się w recenzowanym czasopiśmie Scientific Reports.

Wirusy znane jako bakteriofagi lub po prostu fagi, docelowe i zarażają bakterie, podczas gdy nanocząstki srebra są powszechnie rozpoznawane za ich właściwości zabójcze. Zespół badawczy zgromadził te dwa elementy, aby opracować silne leczenie przeciwdziałającym przeciwdziałaniu. „Fagi T7 uzbrojone w nanocząstki srebra wykazują większy sukces w rozkładaniu biofilmów bakteryjnych w porównaniu z fagami lub nanocząstkami stosowanymi osobno”, wyjaśnił dr Goolec, główny badacz badania. Zespół zmodyfikował fagi T7, aby pokazać mały peptyd, krótką sekwencję kwasu aminokwasowego, który umożliwia wiązanie faga z nanocząstkami srebra, tworząc materiał bioaktywny, który skutecznie zaburza struktury biofilmu.

Eksperymenty wykazały, że ta kombinacja nie tylko zmniejszyła większość biofilmów, ale także obniżyła wskaźnik przeżycia bakterii bardziej skutecznie niż stosowanie jednego składnika. Dr Goolec, zaprojektowane fagi z peptydami wiążącymi nanocząstki srebra, nazywa je „Nano-fagi”, Wykazał silną zdolność do wiązania z nanocząstkami srebra. Zapewniło to, że nanocząstki pozostały skoncentrowane tam, gdzie były potrzebne-na miejscu zakażenia-a nie losowo rozprzestrzenianie się. Dr Golec opisuje takie nano-fagi, ponieważ taksówkarze dostarczają srebra nanocząsteczkowe do określonej lokalizacji-miejsce bakteryjnego infekcji bakteryjne, które byłyby używane w małych ilościach nanokołów srebrnych z nanoopagiami srebra były w stanie inżyniery. Aby zniszczyć biofilmy, czyniąc tę ​​metodę zarówno potężną, jak i praktyczną.

Bezpieczeństwo było kluczowym celem tych badań, szczególnie skutków zaprojektowanych fagów T7 przewożących nanocząstki srebra na ludzkie komórki. Zespół stwierdził, że chociaż wysokie dawki samych nanocząstek srebra mogą być szkodliwe dla ludzkich komórek, starannie kontrolowane poziomy stosowane w tym podejściu były bezpieczne i nie spowodowały uszkodzeń w testach laboratoryjnych – wykryte eksperymenty przeprowadzone w środowisku naukowym w celu oceny bezpieczeństwa i skuteczności. „Nasze ustalenia pokazują, że ta innowacyjna metoda jest nie tylko skuteczna, ale także bezpieczna w przypadku potencjalnych metod leczenia” – dodał dr Goolec.

Nowe takie rozwiązania oferują nadzieję w walce z bakteriami, które nie reagują już na antybiotyki. Łącząc naturalną zdolność fagów do celowania w bakterie z szerokim działaniem przeciwbakteryjnym nanocząstek srebra, dr Goolec i współpracownicy wprowadzili obiecującą strategię zwalczania upartych zakażeń związanych z biofilmem. Dalsze badania będą miały na celu dostrojenie tej metody do rzeczywistego zastosowania medycznego i zbadanie jego skuteczności wobec różnych rodzajów bakterii.

Referencje dziennika

Mateusz Szymczak, Jarosław A. Pankowski, Agnieszka Kwiatek, Bartłomiej Grygorcewicz, Joanna Karczewska-Golec, Kamila Sadowska, Piotr Golec. “An effective antibiofilm strategy based on bacteriophages armed with silver nanoparticles.” Scientific Reports, 2024. DOI: https://doi.org/10.1038/S41598-024-59866-Y

O autorze

Dr. Piotr Golec jest liderem zespołu badawczego na University of Warszaw, specjalizującym się w biologii wirusów bakteryjnych. Od wielu lat bada potencjał bakteriofagów w zwalczaniu opornych na antybiotyki infekcji bakteryjnych. Jego badania koncentrują się na inżynierii genetycznej fagów w celu zwiększenia ich właściwości przeciwbakteryjnych, mającym na celu rozwój innowacyjnych terapii. Pasjonujący naukowiec i innowator, zajmuje się badaniem nowych granic w mikrobiologii w celu sprostania globalnym wyzwaniom zdrowotnym.